Exercícios de Diagrama T × S - Lista de Exercícios Resolvida

Um mol de um gás ideal é submetido a um ciclo reversível consistindo de duas ADIABÁTICAS e duas ISÓCORAS, como mostra o diagrama - na figura.

Marque a opção que melhor representa o MESMO ciclo em um diagrama -.

de um gás ideal é submetido a uma transformação cíclica reversível, representada no plano pelo diagrama abaixo:

Na transformação , o gás sofre um aquecimento a pressão constante; em , um resfriamento adiabático; em , um resfriamento a volume constante; finalmente, em , um aquecimento adiabático.

Mostre, partindo de primeiros princípios, que

Dado que, no aquecimento a pressão constante, e, no resfriamento a volume constante, , calcule o trabalho realizado neste ciclo.

Desenhe o diagrama correspondente no plano , descrevendo cada processo, e calcule o trabalho, da maneira tradicional,APENAS no processo a pressão constante . Escreva o resultado em termos das temperaturas do sistema.

O ciclo de combustão interna de um motor a gasolina dos carros é conhecido como Ciclo Otto. O ciclo opera entre quatro processos, dois isocóricos (volume constante), onde ocorrem as trocas de calor, intercalados por dois adiabáticos, sem trocas de calor. No processo ocorre a queima do combustível na explosão fazendo com que a temperatura varie, e no processo ocorre o escape dos gases produtos da queima, variando a temperatura de . Suponha que os processo sejam quasi-estáticos e que o gás seja ideal.

Represente o Ciclo Otto num diagrama .

Seja o ciclo abaixo, realizado por n moles de um gás ideal, no plano . Considere conhecidas as temperaturas e e a diferença de entropia .

Calcule o trabalho total do ciclo em função de . Este ciclo representa uma máquina ou um refrigerador? Justifique.

A figura mostra um processo cíclico, sofrido por moles de um gás ideal monoatômico, representado pelo plano , onde é a energia interna do sistema, e é a entropia. A respeito desse sistema, responda as seguintes questões:

Identifique cada processo, isso é, se é isocórico, isotérmico, isobárico ou adiabático.

Calcule o trabalho realizado pelo sistema e o calor trocado por ele em cada etapa em termos de Indique explicitamente a convenção de sinais adotada.

Diga se o ciclo corresponde a uma máquina térmica ou a um refrigerador. Se for uma máquina, calcule a eficiência térmica, se for um refrigerador, calcule o coeficiente de desempenho.

O que podemos dizer desse ciclo em relação ao ciclo de Carnot? Qual é o mais eficiente?( Ou de melhor desempenho?).

A figura mostra um processo cíclico, sofrido por moles de um gás ideal monoatômico, representado pelo plano , onde é a energia interna do sistema, e é a entropia. A respeito desse sistema, responda as seguintes questões:

1. Identifique cada processo, isso é, se é isocórico, isotérmico, isobárico ou adiabático.
2. Calcule o trabalho realizado pelo sistema e o calor trocado por ele em cada etapa em termos de Indique explicitamente a convenção de sinais adotada.
3. Diga se o ciclo corresponde a uma máquina térmica ou a um refrigerador. Se for uma máquina, calcule a eficiência térmica, se for um refrigerador, calcule o coeficiente de desempenho.
4. O que podemos dizer desse ciclo em relação ao ciclo de Carnot? Qual é o mais eficiente?( Ou de melhor desempenho?).

Três mols de um gás ideal monoatômico passam pelo ciclo termodinâmico descrito na figura( isobárico, isotérmico e isocórico):

Dados , e , determine , e (tome e trabalhe com dois algarismos significativos).

Determine o trabalho realizado pelo sistema , o calor cedido ao sistema e a variação da energia interna para cada processo e preencha a tabela (justifique cada valor encontrado):

O ciclo considerado descreve uma máquina térmica ou um refrigerador? Justifique

Calcule a eficiência (se for máquina), ou coeficiente de desempenho (se for refrigerador), do ciclo.

Faça um gráfico do ciclo considerado.

Um mol de um gás ideal é submetido a um ciclo reversível consistindo de duas ADIABÁTICAS e duas ISÓCORAS, como mostra o diagrama PV na figura.

Marque a opção que melhor representa o MESMO ciclo em um diagrama TS.

Escolha uma opção:

a.

b.

c.

d.

Um bloco que desliza sobre uma superfície áspera desacelera e eventualmente e para. O processo inverso nunca ocorre. Ou seja, um bloco em repouso nunca começa a se mover e acelerar em uma superfície áspera sem a ação de um agente externo. A segunda situação é proibida porque violaria

1. conservação da energia total.
2. conservação do momento.
3. a primeira lei da termodinâmica.
4. a segunda lei da termodinâmica.
5. tanto a primeira como a segunda leis da termodinâmica.

Seja o ciclo abaixo, realizado por n moles de um gás ideal, no plano . Considere conhecidas as temperaturas e e a diferença de entropia

1. Calcule o calor transferido em cada etapa ( em função de , , indicando se este foi absorvido pelo sistema ou cedido pelo mesmo.
2. Calcule a diferença de energia interna em cada etapa ( em função de , onde é a capacidade térmica molar a volume constante do gás.
3. Calcule o trabalho total do ciclo, em função de , indicando claramente se este foi realizado pelo sistema ou sobre ele.
4. Este ciclo representa uma máquina ou um refrigerador? Justifique. Se você achar que representa uma máquina, calcule a sua eficiência térmica Se você achar que é um refrigerador, calcule o coeficiente de desempenho

Um sistema termodinâmico pode ir do estado para o estado através de três processos reversíveis distintos, conforme ilustrado no diagrama abaixo. Sendo , e os calores recebidos pelo sistema nos processos , e respectivamente e , e as respectivas variações de energia interna, marque a alternativa correta.

Suponha que () de um gás diatômico ideal () opera em uma máquina de Carnot entre as temperaturas de e . A pressão em é 6. Na expansão isotérmica o volume é duplicado.

Dados: AB e CD são isotermas, BC e DA são adiabáticas.

a) Calcule a pressão e o volume nos pontos A, B, C e D do diagrama PV da figura.

b) Calcule o calor, o trabalho e a transformação de energia interna para cada transformação do ciclo.

c) Calcule a eficiência da máquina.

d) Calcule a variação de entropia em cada transformação do ciclo e represente o ciclo num diagrama T S (temperatura do gás em função da entropia) identificando os estados térmicos A, B, C e D.

Uma máquina térmica usa, como fluido de trabalho, dois moles de um gás ideal diatômico, cuja capacidade térmica molar vale . O gás é submetido aos seguintes processos reversíveis:

Uma compressão adiabática, partindo de uma temperatura e de um volume , até que seu volume se reduza a metade, no estado .

Uma expansão isotérmica, do estado até o estado , onde seu volume retorna ao valor inicial.

( Um resfriamento isocórico, até que sua temperatura volte ao valor inicial, fechando assim o ciclo.

1. Determine temperatura do gás no estado .
2. Determine o calor transferido ao gás em cada uma das etapas.
3. Determine a variação da entropia do gás em cada uma das etapas.
4. Dado que o valor da entropia no estado vale , faça um esboço deste ciclo num diagrama , deixando claro cada uma das etapas.

Atenção: Deixe suas respostas em termos de e . Se achar conveniente, use que

Um gás ideal monoatômico () é submetido a um ciclo termodinâmico composto por três processos reversíveis, um isotérmico, outro adiabático e o terceiro isobárico. O ciclo está esquematizado no diagrama da figura abaixo. Suponha que e e que a base neperiana vale , por simplicidade.

1. Determine a variação da energia interna do gás no processo .
2. Se o volume do gás é no ponto , quantos litros ele ocupa no ponto ?

Um mol de um gás ideal é submetido a um ciclo reversível consistindo de duas ADIABÁTICAS e duas ISOCÓRICAS, como mostra o diagrama na figura.

Marque a opção que melhor representa o MESMO ciclo em um diagrama .

O ciclo de combustão interna de um motor a gasolina dos carros é conhecido como ciclo de Otto. O ciclo opera entre quatro processos, dois isocóricos (volume constante), onde ocorrem as trocas de calor, intercalados por dois adiabáticos, sem trocas de calor. No processo ocorre a queima do combustível na explosão fazendo com que a temperatura varie, e no processo ocorre o escape dos gases produtos da queima, variando a temperatura de . Supondo que os processo seja quase estáticos e que o gás seja ideal o ciclo é representado na figura ao lado num diagrama.

a) Determine o rendimento do ciclo de Otto, em termos de 𝑒

b) Sabendo que um processo adiabático obedece à e considerando escreva a resposta anterior em termos de .

c) Calcule a variação de entropia, , nos processos, e no ciclo completo utilizando a variação de entropia encontrada em cada processo.

d) Represente o ciclo de Otto num diagrama .

Um mol de um gás ideal é submetido a um ciclo reversível consistindo de duas ADIABÁTICAS e duas ISÓCORAS, como mostra o diagrama - na figura.

Marque a opção que melhor representa o MESMO ciclo em um diagrama -.

de um gás ideal é submetido a uma transformação cíclica reversível, representada no plano pelo diagrama abaixo:

Na transformação , o gás sofre um aquecimento a pressão constante; em , um resfriamento adiabático; em , um resfriamento a volume constante; finalmente, em , um aquecimento adiabático.

1. Mostre, partindo de primeiros princípios, que
2. Dado que, no aquecimento a pressão constante, e, no resfriamento a volume constante, , calcule o trabalho realizado neste ciclo.
3. Desenhe o diagrama correspondente no plano , descrevendo cada processo, e calcule o trabalho, da maneira tradicional,APENAS no processo a pressão constante . Escreva o resultado em termos das temperaturas do sistema.

Considere o ciclo diesel reversível, formado por uma isóbara, uma isócora e duas adiabáticas, realizado por um mol de gás ideal, como representado no diagrama P-V abaixo:

a) Calcule o trabalho total no ciclo, em termos das temperaturas nos estados 1, 2, 3 e 4 e da capacidade térmica molar a volume constante do gás.

b) Calcule o rendimento do ciclo, em termos das temperaturas nos estados 1, 2, 3 e 4 e da razão entre as capacidades térmicas molares à pressão e volume constantes.

c) Represente o ciclo no diagrama S-T, indicando claramente qual o comportamento em cada etapa.